Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) объявило о запуске программы «Надёжная сеть оптических часов» (ROCkN — Robust Optical Clock Network). В рамках её создадут оптические атомные часы, которые, по задумке, должны выйти компактными, чтобы поместиться в самолёте, на военном корабле или обычных машинах. Об этом сообщается в пресс-релизе DARPA.

Такие часы можно использовать не только в военных целях. Например, современные системы вроде интернета или GPS требуют наносекундной точности. Это нужно, чтобы все элементы системы синхронизировались правильно и отправляли пакеты данных без потери из одного места в другое.

Что такое атомные часы

Принцип действия атомных часов построен на замере частоты движения атомов (например, цезия) при переходе из одного энергетического состояния в другое. Для измерения частоты атомов используются микроволны. Но их можно заменить светом, что повысит точность таких часов в сто раз.

Проблема атомных часов в том, что это достаточно крупная конструкция:

Американские военные учёные создадут портативные оптические атомные часы0Атомные часы на решётке иттербия, которыми владеет Национальный институт стандартов и технологий США.

Мало того, такие часы опасно перевозить. Как раз с такими проблемами DARPA и решила побороться.

Зачем нужны атомные часы

По задумке DARPA, такие часы нужны для синхронизации элементов различных военных систем:

Высокотехнологичные ракеты, датчики, самолёты, корабли и артиллерия полагаются на атомные часы, расположенные на спутниках GPS, которые обеспечивают наносекундную точность. Ошибка синхронизации всего в несколько миллиардных долей секунды может привести к отклонению позиционирования на метр или больше. Если противник заглушит GPS, то синхронизация времени быстро ухудшится, что поставит под угрозу военные действия.

Из пресс-релиза DARPA

Уже сейчас DARPA отдаёт себе отчёт, что часы не будут настолько точными, как лучшие лабораторные оптические часы, но они всё-таки «превзойдут современные атомные часы как по точности, так и по задержке, сохраняя малые размеры, вес и мощность в надёжном корпусе».

Когда сделают

Ожидается, что за четыре года учёные справятся. За это время разработают сразу две модели.

Программа разделена на две области. В рамках первой сделают компактные оптические атомные часы, которые можно разместить на истребителе или спутнике. Они должны обеспечить пикосекундную (1⁄1000000000 секунды) точность в течение ста секунд.

Вторые часы будут большего формата, но всё ещё переносимыми — их можно будет размещать на кораблях ВМФ или в полевых палатках. Такие часы должны обеспечить наносекундную (1⁄100000000 секунды) точность в течение тридцати дней. Подобные показатели соизмеримы с временнóй точностью GPS, так что военные месяц могут обходиться без средств позиционирования.